Система «Умный дом» на Arduino пользуется большим спросом у людей, стремящихся создать максимальный комфорт дома или в офисе.

Ее особенность — в способности управлять различными системами без участия владельца, а суть заключается в объединении электронных устройств в одну сеть для экономии электроэнергии, управления освещением и электроприборами, оповещения о проникновении в дом посторонних лиц и решении других задач.

Одним из главных элементов системы умный дом в рассматриваемом варианте является Arduino. Что это такое? Как он работает? Какие функции выполняет? Все подробно мы рассмотрим в этой статье.

Что такое Arduino?

Ардуино (Arduino) — специальный инструмент, позволяющий проектировать электронные устройства, имеющие более тесное взаимодействие с физической средой в сравнении с теми же ПК, фактически не выходящими за пределы виртуальной реальности.

В основе платформы лежит открытый код, а само устройство построено на печатной плате с «вшитым» в ней программным обеспечением.

Другими словами, Ардуино — небольшое устройство, обеспечивающее управление различными датчиками, системами освещения, принятия и передачи данных.

В состав Arduino входит микроконтроллер, представляющий собой собранный на одной схеме микропроцессор. Его особенность — способность выполнять простые задачи. В зависимости от модели устройство Ардуино может комплектоваться микроконтроллерами различных типов.

Существует несколько моделей плат, самые распространённые из них – UNO, Mega 2560 R3.

Не менее важная особенность печатной платы заключается в наличии 22 выводов, которые расположены по периметру изделия. Они бывают аналоговыми и цифровыми.

Особенность последних заключается в управлении с помощью только двух параметров — логической единицы или нуля. Что касается аналогового вывода, между 1 и 0 имеется много мелких участков.

Сегодня Arduino используется при создании электронных систем, способных принимать информацию с различных датчиков (цифровых и аналоговых).

Устройства на Ардуино могут работать в комплексе с ПО на компьютере или самостоятельно.

Что касается плат, их можно собрать своими руками или же приобрести готовое изделие. Программирование Arduino производится на языке Wiring.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Умный дом Xiaomi Smart Home, обзор, комплектация, подключение и настройка своими руками, сценарии.

Обучение азов Arduino

С помощью приложения «Справочник по Arduino 2» можно в течении двух недель освоить материал. Приложение полностью автономно и не требует подключение к интернету. В нем описана такая информация: функции, данные, операторы, библиотеки Arduino.

После освоения азов, можно посетить ресурс Habrahabr, на котором собраны 100 уроков по программированию на Arduino.

Тем, кто привык черпать знания из книг, станет замечательным пособием для теории и практики «Джереми Блум: изучаем Arduino».

Самый популярный учебник по Arduino

В книге приведены основные сведения об аппаратном и программном обеспечении Ардуино. Рассказаны принципы программирования в среде Arduino IDE. Автор книги учит анализу электрических схем и чтению технических заданий. Информация из книги поможет в дальнейшем определится с выбором подходящих деталей для создания умного дома.

Автор приводит примеры работы электродвигателей, датчиков, индикаторов, сервоприводов, всевозможных интерфейсов передачи данных. Книга содержит иллюстрированные комплектующие, монтажные схемы и листинги программ. Самое главное, комплектующие для практики, с которыми работает автор – не дорогой, не сложный и популярный материал для экспериментальных сборок в домашних условиях.

Видео по теме

Отличным решением для заинтересовавшихся в теме, станет видео для начинающих. В нем описаны основные элементы платы, зачем они используются, а также рассказаны основы программирования в среде Arduino IDE.

Не лишним будет ознакомится на примере, как реализовано создание умного контроллера для теплицы.

Здесь вы узнаете, какие проекты умного дома на базе Ардуино уже созданы, и используются разработчиками в свое удовольствие.

Чем управляет Arduino?

Благодаря большому количеству выводов на печатной плате, к Ардуино удается подключить множество различных устройств, а именно:

Кроме того, к Ардуино подключается набор датчиков в зависимости от задач, поставленных перед системой. Как правило, устанавливаются датчики освещенности, дыма и состава воздуха, магнитного поля, влажности, температуры и прочие.

Благодаря этой особенности, Arduino становится универсальным устройством — «мозговым центром» системы «Умный дом» с возможностью конфигурации с учетом поставленных задач.

Принцип работы системы

Устройство Arduino работает следующим образом. Информация, собранная с различных датчиков в доме, направляется по беспроводной сети на планшет или ПК. Далее с помощью специального софта производится обработка данных и выполнение определенной команды.

Главную функцию выполняет центральный датчик, который можно приобрести или собрать самостоятельно. Разъемы на платах являются стандартными, что значительно упрощает выбор комплектующих.

Питание

Питание Arduino производится через USB разъем или от внешнего питающего устройства. Источник напряжения определяется в автоматическом режиме.

Если выбран вариант с внешним питанием не через USB, можно подключать АКБ или блок питания (преобразователь напряжения). В последнем случае подключение производится с помощью 2,1-миллиметровго разъема с «+» на главном контакте.

Провода от АКБ подключаются к различным выводам питающего разъема — Vin и Gnd.

Для нормальной работы платформа нуждается в напряжении от 6 до 20 Вольт. Если параметр падает ниже 7 вольт, на выводе 5V может оказаться меньшее напряжение и появляется риск сбоя.

Если подавать 12 В, возможен перегрев регулятора напряжения и повреждения платы. По этой причине оптимальным уровнем является питание с помощью 7 — 12 В.

В отличие от прошлых типов плат, Arduino Mega 2560 работает без применения USB-микроконтроллера типа FTDI. Для обеспечения обмена информацией по USB применяется запрограммированный под конвертер USB-to-serial конвертер.

ПОПУЛЯРНО У ЧИТАТЕЛЕЙ: Что такое умный дом CLAP.

На Ардуино предусмотрены следующие питающие выводы:

  • 5V — используется для подачи напряжения на микроконтроллер, а также другие элементы печатной платы. Источник питания является регулируемым. Напряжение подается через USB-разъем или от вывода VIN, а также от иного источника питания 5 Вольт с возможностью регулирования.
  • VIN — применяется для подачи напряжения с внешнего источника. Вывод необходим, когда нет возможности подать напряжение через USB-разъем или другой внешний источник. При подаче напряжения на 2,1-миллиметровй разъем применяется этот вход.
  • 3V3 — вывод, напряжение на котором является следствием работы самой микросхемы FTDI. Предельный уровень потребляемого тока для этого элемента составляет 50 мА.
  • GND — заземляющие выводы.

Принципиальную схему платы в pdf формате можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Связь

Возможности Arduino позволяют подключить группу устройств, обеспечивающих стабильную связь с ПК, а также другими элементами системы — микроконтроллерами или такими же платами Ардуино.

Модель ATmega 2560 отличается наличием 4 портов, через которые можно передавать данные для TTL и UART. Специальная микросхема ATmega 8U2 на плате передает интерфейс (один из них) через USB-разъем. В свою очередь, программы на ПК получают виртуальный COM.

Здесь имеются нюансы, которые зависят от типа операционной системы:

  • Если на ПК установлен Linux, распознавание происходит в автоматическом режиме.
  • Если стоит Windows, потребуется дополнительный файл .inf.

С помощью утилиты мониторинга обеспечивается отправление и получение информации в текстовом формате после подключения к системе.

Мигание светодиодов TX и RX свидетельствует о передаче данных. Для последовательной отправки информации применяется специальная библиотека Software Serial.

К особенностям ATmega 2560 стоит отнести наличие интерфейсов SPI и I2C. Кроме того, в состав Ардуино входит библиотека Wire.

Разработка проекта

На современном рынке представлено множество устройств Arduino, имеющих различную комплектацию. Но универсального решения «на все случаи жизни» не существует. В зависимости от поставленной задачи каждый комплект подбирается в индивидуальном порядке. Чтобы избежать ошибок, требуется разработка проекта.

Какие проекты можно создавать на Arduino?

Ардуино позволяет создавать множество уникальных проектов. Вот лишь некоторые из них:

  • Сборка кубика Рубика (система справляется за 0,887 с);
  • Контроль влажности в подвальном помещении;
  • Создание уникальных картин;
  • Отправка сообщений;
  • Балансирующий робот на двух колесах;
  • Анализатор спектра звука;
  • Лампа оригами с емкостным сенсором;
  • Рука-робот, управляемая с помощью Ардуино;
  • Написание букв в воздухе;
  • Управление фотовспышкой и многое другое.

Составление проекта для умного дома

Рассмотрим ситуацию, когда необходимо сделать автоматику для дома с одной комнатой.

Такое здание состоит из пяти основных зон — прихожей, крыльца, кухни, санузла, а также комнаты для проживания.

При составлении проекта стоит учесть следующее:

  • КРЫЛЬЦО. Включение света производится в двух случая — приближение хозяина к дому в темное время суток и открытие дверей (когда человек выходит из здания).
  • САНУЗЕЛ. В бойлере предусмотрен выключатель питания, который при достижении определенной температуры выключается. Управление бойлером производится в зависимости от наличия соответствующей автоматики. При входе в помещение должна срабатывать вытяжка, и загорается свет.
  • ПРИХОЖАЯ. Здесь требуется включение света при наступлении темноты (автоматическое), а также система обнаружения движения. Ночью включается лампочка небольшой мощности, что исключает дискомфорт для других жильцов дома.
  • КОМНАТА. Включение света производится вручную, но при необходимости и наличии датчика движения эта манипуляция может происходить автоматически.
  • КУХНЯ. Включение и отключение света на кухне осуществляется в ручном режиме. Допускается автоматическое отключение в случае продолжительного отсутствия перемещений по комнате. Если человек начинает готовить пищу, активируется вытяжка.

Отопительные устройства выполняют задачу поддержания необходимой температуры в помещении. Если в доме отсутствуют люди, нижний предел температуры падает до определенного уровня.

После появления людей в здании этот параметр поднимается до прежнего значения. Рекуперация воздуха осуществляется в случае, когда система обнаружила присутствие владельца. Продолжительность процесса — не более 10 минут в час.

Стоит обратить внимание, что если в доме планируется установка умных розеток, то для управления ими лучше использовать приложения на мобильных устройствах, WIFI или через SMS сообщения.

Визуальное программирование для Arduino можно осуществлять с помощью специального приложения FLProg, которое можно скачать с официального сайта http://flprog.ru/.

Подбираем комплектацию под проект на примере Arduino Mega 2560 R3

Для создания полноценной системы «Умный дом» и выполнения ею возложенных функций важно правильно подойти к комплектации и выбору оборудования.

Что входит в комплект поставки?

Если ваша цель — «Умный дом» на базе Arduino, требуется подготовить следующее оборудование — саму плату Mega 2560 R3, модуль Ethernet (ENC28J60), датчик движения, а также другие датчики и контроллеры.

Кроме того, стоит подготовить кабель вида «витая пара», резистор, реле, переключатель и кабель для модуля Ethernet.

Необходимы и дополнительные инструменты — отвертки, паяльники и прочее.

Учтите, что покупать наборы для монтажа системы стоит в сертифицированных пунктах. Это объясняется тем, что при реализации проекта применяется электричество, а использование подделки может привести к снижению уровня безопасности.

Все программы для адаптации можно найти в сети на официальном сайте Arduino http://arduino.ru. При выборе датчиков стоит ориентироваться на задачи, которая должен решать «Умный дом».

Как правило, требуются датчики движения, температуры, открытия дверей и освещенности. Роль датчика открытия дверей может выполнять обычный геркон.

Прошивается плата с помощью специального софта, предназначенного для различных операционных систем, в том числе и кабеля USB. При этом в программаторах нет необходимости.

Что касается ПО, которое применяется в Ардуино, оно написано на языке Си. На число байт имеются определенные ограничения, но текущей памяти достаточно для реализации поставленной задачи.

Начало работы

Как только необходимое оборудование подготовлено, а проект разработан, можно приступать к выполнению поставленной задачи.

Этапы

При организации системы «Умный дом» на базе Ардуино, стоит действовать по следующему алгоритму:

  • Инсталляция программного кода;
  • Конфигурация приложения под применяемое устройство;
  • Переадресация портов (для роутера);
  • Проведение тестов;
  • Внесение правок и так далее.

В Сети имеется весь необходимый софт на применяемое оборудование — его достаточно скачать с официального сайта и установить (ссылку смотрите выше).

Приложение позволяет увидеть информацию о датчиках. Если это требуется, настройки IP-адрес могут быть изменены.

Последовательность действий при подключении к компьютеру

Чтобы начать работать с Ардуино в Windows, сделайте следующие шаги:

  • Подготовьте необходимое оборудование — USB-кабель и Arduino.
  • Скачайте программу на странице arduino.cc/en/Main/Software.
  • Подсоедините плату с помощью USB-кабеля. Проследите, чтобы загорелся светодиод PWR.
  • Поставьте необходимый набор драйверов для работы с Ардуино. На этом этапе стоит запустить установку драйвера и дождаться завершения процесса. После жмите на кнопку «Пуск» и перейдите в панель управления. Там откройте вкладку «Система и безопасность» и выберите раздел «Система». После открытия окна выберите «Диспетчер устройств», жмите на название Ардуино и с помощью правой кнопки мышки задайте команду обновления драйвера. Найдите строчку «Browse my computer for Driver software!», кликните по ней и выберите соответствующий драйвер для вашего типа платы — ArduinoUNO.inf (находится в папке с драйверами). Это может быть UNO, Mega 2560 или другая.
  • Запустите среду разработки Ардуино, для чего дважды кликните на значок с приложением.
  • Откройте готовый пример (File — Examples — 1.Basics — Blink).
  • Выберите плату. Для этого перейдите в секцию Tools, а дальше в Board Menu.
  • Установите последовательный порт (его можно найти путем отключения и подключения кабеля).
  • Скачайте скетч в Ардуино. Кликните на «Upload» и дождитесь мигания светодиодов TX и RX на плате. В завершение система показывает, что загрузка прошла успешно. Через несколько секунд после завершения работы должен загореться светодиод 13 L (он будет мигать оранжевым). Если это так, система готова к выполнению задач.

Работа с роутером

Для полноценной работы «Умного дома» важно правильно обращаться с роутером. Здесь требуется выполнить следующие действия — открыть конфигурацию, указать адрес Arduino IP, к примеру, 192.168.10.101 и открыть 80-й порт.

После требуется присвоить адресу доменное имя и перейти к процессу тестирования проекта. Учтите, что для такой системы запрещено применение открытого IP-адреса, ведь в этом случае высок риск взлома через Сеть.

Расширение возможности на Ардуино

Одной из возможностей умного дома является визуализация состояния автоматики и проходящих в системе процессов. Для этого рекомендуется применять отдельный сервер, обеспечивающий обработку состояний (может применяться программа Node.js).

Упомянутая программная технология применяется для решения интернет-задач, поэтому для визуализации «Умного дома» используется язык Java Script (именно с его помощью создается обработчик и сервер). Результаты можно увидеть на экране компьютера или ПК.

Для реализации задуманного подойдет ноутбук, обычный ПК или Raspberry Pi. Применение такой системы позволяет увеличить ее возможности. Так, если на плате Ардуино имеется небольшой объем памяти, на сервере такие ограничения отсутствуют. Программа пишется таким образом, чтобы обеспечить полное управление платформой.

При желании можно задать алгоритм, который будет фиксировать факт нахождения человека в доме, и собирать эту информацию. Если владелец ежедневно возвращается где-то к 17.30, за час может быть включен бойлер или отопительные устройства. По приходу домой человек попадает в теплое здание с горячей водой.

Программа может запомнить время, когда владелец ложится отдыхать и отключать нагрев воды. Таких нюансов, которые при необходимости вносятся в программу, множество. Именно наличие внешнего ПК дает большие возможности контроллеру на Ардуино.

Установка системы: основные шаги

Основная задача – правильно подключить датчики к плате-контроллеру. Прежде всего, потребуется установить модуль Ethernet ENC28J60, предназначенный для объединения различных умных устройств в единую локальную сеть. Остальные детекторы соединяются с платформой либо посредством проводов (витых пар) со стандартными разъёмами, либо по беспроводной связи. В последнем случае потребуется присоединить к плате модули GPS или GSM.

Также потребуется написать программу для каждого прибора в оригинальной оболочке IDE. Это сделать не так уж сложно даже начинающему пользователю, поскольку оболочка имеет текстовый редактор, менеджером проектов и устройствами заливки программных кодов. Программа пишется на упрощённом языке C++. Сохраняется каждая из составленных программ в памяти с расширением (ino).

Платформа Arduino на сегодня обрела такую популярность, что начинающему пользователю зачастую вовсе не обязательно самостоятельно писать программы к ней. В интернет-сети имеется огромное количество бесплатных программ и целых библиотек, и для управления умными устройствами и датчиками. В качестве примера можно испольовать этот сайт.

Визуализировать управление «умным домом» на Arduino можно при помощи мобильного устройства или компьютера с установленной на них программой, которую можно найти и бесплатно. При её установке, на дисплее устройства будет отображаться каждый подключённый к системе интеллектуальный прибор.

Чтобы получать данные от «умного дома» на Arduino в удалённом режиме, рекомендуется скачать в сети уже разработанное бесплатное приложение. Пошагово весь процесс установки программы выглядит так:

  • На смартфон закачивается файл SmartHome.apk. с Google Play.
  • Файл с приложением размещается в «менеджере файлов» и выставлением галочки активируется действие «Установить».
  • По окончании установки программу нужно будет активировать и настроить под передающие устройства, подключённые к плате-контроллеру.

Материалы, необходимые для сборки

Сегодня множество фирм занимается разработкой и изготовлением самых разных приборов, интегрируемых с платформой Arduino. Для систем «умный дом» имеются следующие устройства, совместимые с данной платой:

  • Климатические сенсоры, отслеживающие температуру и влажность воздуха как в помещении, так и снаружи.
  • Датчики уровня освещённости, отвечающие за автоматическое включение ламп. При использовании устройств способных плавно менять уровень освещения по мере наступления темноты, нужно применять светодиоды. Обычные лампы накаливания или люминесцентные светильники не предназначены для подобных перепадов напряжения.
  • Пространственные сенсоры, оснащённые гироскопом и компасом. Позволяют отслеживать перемещение какого-либо предмета в отсутствие хозяев.
  • Датчики движения, действующие на основе фотоэлементов, ультразвука, или ИК-излучения.
  • Аварийные детекторы – пожарные датчики, сенсоры протечки воды, утечки газа.
  • Датчики-размыкатели открытия дверей и окон.
  • Вентили-клапана для удалённого перекрытия газовых и водяных магистралей.

При необходимости этот список можно дополнить другими устройствами – микрофонами, моторчиками с сервоприводами, звуковой и световой сигнализацией. В целом же, платформа Arduino для непрофессиональных электронщиков, решивших самостоятельно собрать систему «умный дом».

Общение с Arduino

Чтобы узнать, какие действия осуществлять, процессор должен получить соответствующую команду. Общение производится с помощью специального языка, который адаптирован под работу с Ардуино и достаточно прост. При желании в нем легко работаться даже при отсутствии навыков программирования.

Оформление и отправка сообщения контроллеру называется программированием. Чтобы упростить процесс, разработана среда Arduino IDE, в состав которой входит множество программ. Их изучение позволяет получить массу полезной информации о работе с Ардуино.

Как можно управлять?

Как отмечалось, сервер Node.js позволяет связать между собой оборудование в доме. Одним из способов управления процессами являются облачные сервисы в Сети. При этом включить отопление или бойлер можно за один-два часа до приезда.

Еще один способ — управление с помощью сообщений (MMS или SMS). Этот вариант актуален в случае, когда нет связи с Интернетом. Одним из преимуществ системы является возможность получения информации о форс-мажорной ситуации (например, протечке). Здесь помогает плата Edison от компании Intel.

В данном проекте я покажу, как построить умный дом. Он может контролировать температуру снаружи и внутри помещения, фиксировать открыто или закрыто окно, показывать, идет ли дождь, а также подавать тревожный сигнал, когда сработает датчик движения PIR. Я создал приложение на ОС Android для отображения всех данных (данные можно также просматривать через браузер). Вы сможете видеть температуру в вашем доме и другую информацию с любой точки мира! Приложение переведено на английский и польский язык. Я создал данное устройство, поскольку хотел иметь свой собственный умный дом, которым можно управлять. Вы также сможете построить умный дом из компонентов, рекомендованных ниже. Тогда приступим.

Объяснение сокращений для начинающих:

GND — земля
VCC — питание
PIR – датчик движения

Шаг 1: Компоненты

Стоимость всех компонентов не превышает $90

  • Arduino
  • ethernet модуль ENC28J60
  • Датчик температуры DS18B20 x 2 штуки
  • Микрофонный модуль
  • Датчик дождя
  • PIR — датчик движения
  • Язычковый переключатель
  • Реле
  • Резистор 4.7 кОм
  • Кабель, витая пара
  • ethernet кабель
  • инструменты (паяльник, отвертка)

Шаг 2: Соединения

Схема соединений показана выше.

Шаг 3: Программный код

Сначала вам необходимо загрузить, разархивировать и импортировать данную библиотеку в среду разработки Arduino IDE. Далее потребуется загрузить данную программу в Arduino. В комментариях объясняется программный код.

Шаг 4: Принцип работы

Если вы нажмете на кнопке refresh (обновить) в вашем приложении или в браузере, то Arduino отправит данные в смартфон/браузер. Приложение получает программный код с каждой страницы ( /tempin, /tempout, /rain, /window, /alarm) и отображает его на вашем смартфоне.

Шаг 5: Приложения для Android.

Для установки приложения на вашем смартфоне под управлением ОС Android вам необходимо выполнить следующее (это видно на картинках выше):
1. Сначала загрузите файл smartHome.apk
2. Отправьте файл apk на ваш телефон
3. Откройте файловый менеджер и разместите файл smarthHome.apk
4. Щелкните на нем и нажмите установить (вам необходимо установить галочку, которая разрешает устанавливать приложения вне маркета google play)
5. После установки вам необходимо активировать приложение

Шаг 6: Конфигурирование приложения

Я кратко объясню, как работает приложение. Оно отображает все данные из вашего дома. Вы можете нажать на иконку настроек для редактирования вашего IP адреса, и включать и выключать тревожную сигнализацию. Когда вы включаете сигнализацию, то приложение получает данные от активного датчика движения PIR. Если датчик определяет постороннее движение в доме, он посылает уведомление. Приложение получает данные от датчика каждую минуту. В поле IP введите ваш IP-адрес.

Шаг 7: Браузер

Введите в адресной строке браузера ваш ip адрес / all. При этом вы увидите все данные и сможете включать и выключать свет.

Для этих функций вы также можете использовать приложение на Android.

Шаг 8: Переадресация портов

Вам нужно открыть порт на вашем роутере. Войдите в конфигурацию роутера, установите адрес arduino ip и откройте порт 80. Процедура показана на картинке выше.

Шаг 9: Присвоение доменного имени NO IP (опция)

Вы можете настроить учетную запись на no ip, но это не обязательно. На картинке выше показан процесс конфигурации.

Шаг 10: Тестирование

Если вы хотите видеть данные на вашем компьютере, то в адресной строке браузера введите ваш ip адрес / all (напр., 12.345.678.901/all) или используйте приложение Android.

Шаг 11: Редактирование: исходная программа приложения Android app

Ниже указан исходный программный код для Android.

Приложение переведено на английский и польский язык. Вы можете через браузер включать и выключать свет, но не можете через приложение, поскольку данная функция еще не реализована.

Оригинал статьи

Прикрепленные файлы:

История

Почему, собственно, Arduino? Простота, доступность, масса документации и библиотек. Как, наверное, многие, я долго присматривался к Arduino, с детства люблю всякие батарейки и моторчики, а тут новый уровень, полноценный язык программирования и куча возможностей ввода-вывода. Когда его начали выпускать наши “наиболее вероятные экономические партнёры”, цены на него упали до приемлемого уровня. В результате купил старт кит и, вдоволь наморгавшись светодиодами и индикаторами, поимел желание применить его где-то по хозяйству.

Что отапливаем

У меня бабушка живёт в деревенском доме под Москвой, там нет ни нормального водоснабжения, ни газа, ни отопления, а решение всех этих задач требует больших капиталовложений либо приложения рук. Вот тут и виделось место, где можно полноценно использовать arduino, есть где развернуться. Самый большой плюс деревенского дома в том, что он традиционно не большой и очень простой. Так и мой — типичный дом крестьянской семьи середины 20-го века, представляет из себя бревенчатый сруб с одной большой комнатой и кухней. Других отапливаемых помещений нет, что для нас плюс, достаточно поддерживать и контролировать температуру в единственной комнате.

Отопление

Оборудование для отопления. Традиционно в доме было печное отопление. Одна “немецкая” печь в комнате (греет за счёт длинной извилистой трубы), вторая “русская” на кухне (греет за счёт больших размеров самой топки). Если кто-то витает в киношных представлениях, что печь это классно и к тому же натурально и романтично, то беру на себя смелость предположить, что эти люди никогда не жили в доме с печным отоплением. На самом деле, это не очень комфортно, неудобно и пожароопасно. Поэтому лет 5 назад был заказан и осуществлён проект по разводке простейшего двухтрубного отопления с газовым котлом. Питать котёл предполагалось из газовых баллонов.
Впоследствии решено было систему модернизировать, добавить насос для принудительной рециркуляции теплоносителя и небольшой 2-киловаттный электрокотёл, чтобы не мучиться с разжиганием газа, когда ещё не очень холодно. Вся автоматизация сводилась к наличию большого рубильника на стене, когда становилось холодновато, его включали, а когда жарковато — выключали. Двух киловатт хватало где-то до температуры 0°C, дальше приходилось зажигать газ или печь, что было крайне неудобно.

Экономическая целесообразность

Перед тем как что-либо менять, естественно, было решено посчитать, имеет ли вообще вся эта задумка смысл. Просчитав по опыту расход газа из баллонов, прикинув ожидаемый расход дизтоплива, я пришёл к выводу, что в таких типах отопления нет никакого смысла при наличии достаточного количества электроэнергии. По цене баллоны выходили где то 6-7 тыс в месяц, дизтопливо, если покупать что-то палёное или летнее зимой, можно наэкономить до расхода 5 тысяч в месяц, при этом на чистой электроэнергии получалось 7 тыс. Прибавим сюда стоимость котла, постоянные таскания баллонов и запах от саляры, и станет ясно, что электричество куда проще и вовсе не дороже. Ещё, конечно, есть модные в последнее время пеллетные горелки, но они мне не подходили, так как они не умеют зажигаться сами и потому имеют минимальную мощность, при том совсем не малую (порядка 5кВт), которую 90% времени просто некуда девать, и требуют хотя бы 2 раза в неделю засыпать топливо, что иногда делать некому. Да и стоимость самих котлов на порядок больше предыдущих вариантов, поэтому они подходят для больших домов, где нужна большая мощность и большие затраты, а не в моём случае.

Heavy hardware

Попытался прикинуть требуемую мощность исходя из расхода газа и других прикидок, получилось, что надо 4-5 кВт, с запасом 6. Обзор рынка показал, что существует модель электрокотла, аналогичная уже установленному, но с 3-мя нагревательными элементами по 2 кВт каждый. При том продавалась она без управления, что мне было даже удобнее и дешевле. Вообще, сам котёл это крайне простая конструкция, металлический цилиндр с входной и выходной трубами, сверху притянутая болтами крышка, в которой закреплены ТЭНы. Дополнительно в корпус врезаны 2 датчика, резистивный датчик температуры и датчик, замыкающийся при перегреве, оба от системы охлаждения авто. Теперь встал вопрос о электроэнергии. Моя ситуация упрощалась тем, что рядом с домом находится мастерская, к которой подведены 3 фазы (в народе — 380). Естественно, возник соблазн питать каждый ТЭН от своей фазы, поэтому был куплен и проложен в котельную специализированный 4-жильный кабель в металлической оплётке для подземной укладки. Кабель введён в щиток с последовательно включенными УЗО и блоком из 3-х автоматов по 10А. Далее кабель шёл уже непосредственно в щиток с arduino и уже оттуда к элетрокотлу.

Light hardware

Понятно, что управлять ТЭНами будем с arduino, вопрос — как? Придерживаясь принципа — чем проще, тем надежнее, будем их просто включать или выключать с помощью реле безо всяких переходных вариантов. Облазив алиэкспресс, нашёл блок реле для ардуино, который может управлять сразу 5-ю силовыми линиями. Одна беда, максимальный ток, который эти реле могут выдерживать — 10А, а у меня получается 2кВт / 220В ~ 9А. То есть практически максимум, а желательно иметь запас хотя бы 25%. Однако решил рискнуть. Реле честно продержались почти неделю, затем просто начали плавиться. Надо было что-то решать и быстро, ибо была зима и останавливать отопление было нельзя. Потому были прикуплены 30А реле, правда, с обмотками на 12В. Поэтому быстренько припаял к каждому реле по транзистору, чтобы включать их от 5В ардуино.
Схема неплохо работала почти месяц, а потом я заметил, что дома как-то слишком жарко. Проверка показала, что одно реле “запало” в включенном положении. Постучал по нему — заработало опять, но хватило на несколько дней. Поменял его в надежде, что это брак, но уже через неделю то же самое случилось со 2-м реле. Поставив последнее запасное, отправился опять на али. Там были обнаружены специализированные реле для ардуино на 40А! Этих-то должно хватить наверняка, подумал я. Пара-тройка недель ожидания, и вот опять выкидываю транзисторы и ставлю новые реле с уже готовой обвязкой и индикацией. Радость была недолгой, недели через 2-3 опять залипшее реле. Начал изучать вопрос, оказывается, чтобы уменьшить нагрузку на реле и убрать искрение контактов, реле надо включать не как попало, а в момент, когда синусоида напряжения проходит через 0. Ну, в теории это можно сделать с помощью нашего же ардуино, только на подключить через делить все три фазы и смотреть напряжение. Проблема ещё и в том, что реле имеет некоторое время реагирования и, собственно, нам ещё надо его установить опытным путём. В общем, задачка не такая простая.
И тут я наталкиваюсь на так называемые Solid State Relay, проще говоря — электросхемка, собранная на мощном тиристоре, в корпусе, похожем на обычное реле. Из его плюсов — нет механики, ничего не залипнет. Не создаёт мощных ЭМ-помех, что важно для ethernet’a, о котором ниже. Они уже содержат схему, которая включает и отключает реле при проходе нуля. На реле есть индикатор включения. Ну и ещё они беззвучные, хотя для нашего случае это не так и актуально. После изучения инструкций и характеристик были заказаны SSR-40DA, что по-русски означает — твёрдотельное реле с постоянным управляющим током 3-5В и током нагрузки до 40А. Заодно решил немного отойти от принципа «проще-лучше» и сделать ещё контроль тока в ТЭНах. Это позволило бы узнать о перегоревшем ТЭНе/реле или отключении питания на одной из фаз. Добавил в заказ модуль контроля тока на 20А, хотя выглядели они хлипковато для такого тока (2.5 квадрата кабель даже не лез в их зажим). Когда реле и модули измерения тока пришли, оказалось, что реле достаточно громоздкие, поэтому было решено перенести всё, что связано с высоковольтной частью в новый ящик, а ардуино оставить в старом.
После первых экспериментов оказалось, что я совершенно забыл, что эти реле, так как собраны на тиристорах, довольно сильно греются. Через сутки работы реле нагревались так, что я не мог терпеть, держа на них палец, то есть градусов 60C, а это уже близко к критическим 80C. Опять полез на али, прикидывая, какие радиаторы приспособить, и тут узнал, что для этих SSR есть штатные радиаторы! На момент установки радиаторов также обнаружил, что один модуль контроля тока сам ток больше не пропускает, а со стороны платы видна подгорелая дорожка. Ещё один модуль также не вызывал уверенности, решил снять их все. В таком виде они всё же слабоваты и опасны, а толку от них не так и много. Проблему отключения фаз или ТЭНов пока отложил как не очень актуальную, за 3 года ни первого, ни второго не случалось не разу.

Теперь о ПО

Arduino

Сразу же в примерах был найден кусок, который позволял управлять средней мощностью, имея двоичное управление — вкл и выкл. Смысл простой, берём некое окно времени, скажем, 1 минута, и в цикле включаем либо выключаем нагрузку в зависимости от пройденного времени. То есть, если нам надо 50% мощности, то включаем нагрузку в первые 30 сек и выключаем в последние 30, затем цикл повторяется. Быстренько переделал это под 3 независимых реле, если мощность больше 33%, то включаю второе реле, если больше 66% — то третье, а первое включаю и выключаю по основному алгоритму. Теперь встаёт главный вопрос, а по какому алгоритму подбирать мощность? Будучи программистом по профессии сначала решил, что задачка довольно простая, холодно — добавляй, тепло — отбавляй, и попытался прикинуть всё это в уме.
Оказалось, не так и просто. Полез смотреть, как это делают в продаваемых системах, оказалось, там всё либо максимально просто, как в утюге — +1C = выкл, -1 = вкл. Но тогда мы получаем почти 4C колебаний из-за инертности системы! Это слишком грубо, ибо мы можем получать данные с точностью до десятой доли градуса. Также посмотрел алгоритмы работы с использованием температуры уличного воздуха, они оказались достаточно простые и работали на готовых таблицах, которые были заранее зашиты и просто менялись в зависимости от теплопотерь дома. Копая глубже и глубже, я докопался до промышленных установок, в них повсеместно использовали алгоритмы PID-регуляторов. И, о слава популярности, оказывается, у Arduino есть бесплатная PID-библиотека!
Пару слов о том, что такое PID применительно к нашему случаю. Смысл алгоритма в том, что мы сообщаем ему требуемое значение некоторого параметра (температура внутри дома) и в цикле передаём текущее значение, а он выдаёт нам необходимое воздействие (мощность, которую надо подать на котёл). Не вдаваясь в подробности математической модели, как же он работает с точки зрения программиста. Итак, мы имеем температуру в комнате, пусть 20C, желательную температуру 22С, и даём их нашему PID-алгоритму.
Сам алгоритм имеет 3 независимые части, по имени P, I и D. Первая часть работает крайне просто, смотрит на разницу между желательной температурой и текущей температурами. То есть чем холоднее, тем большую мощность нам даст алгоритм. Вроде бы, этого и достаточно, но ведь у нас есть постоянные теплопотери дома, то есть, чтобы держать нужную температуру, нам надо постоянно давать какую-то мощность. То есть даже если температура в комнате равна заданной, нельзя отключать котёл, а надо как-то искать какую-то мощность, равную теплопотерям. А теплопотери меняются в зависимости от температуры на улице. Вот этим и занимается вторая часть под именем I. Алгоритм пытается подобрать мощность, при которой наша температура будет постоянной. И вроде тут-то уже точно всё, но нет.

Дело в том, что сам котёл, теплоноситель, а тем более дом имеют очень большую инертность. И если вы врубили котёл на 100%, то снижать мощность нужно куда раньше, чем температура достигнет желательной, иначе даже при полном отключении мы всё равно успеем перегреть комнату градуса на 2. То же самое при понижении температуры, добавлять мощность надо ещё до того, как температура дошла до нужной. Вот этим и занимается третья часть алгоритма D. Ну теперь, конечно, всё, осталось только понять, какой части давать какой вес, а вот этим занимаются множители каждой части, которые и надо подбирать. Кстати, подбор этих множителей — отдельная и довольно сложная математическая задача, я подбирал их “на глаз”, вспоминая сказанное выше. Сначала ставил все нули, кроме P, и подбирал его так, чтобы не началось само возбуждение. Потом добавлял I, а в конце и D.

Меряем температуру

Для измерения температуры всё на том же волшебном сайте были заказаны цифровые датчики температуры на базе DS18B20. Датчик сам по себе просто замечательный, его не надо ни калибровать, ни как-то настраивать, при этом он может мерить температуру с заданной точностью, а общается с Arduino по протоколу OneWier. То есть на 3 провода длиной до 50 метров можно вешать практически неограниченное число датчиков. При желании их можно даже не питать, а работать только по 2-м проводам (на самом деле, они питаются, но от провода с сигналом), но работают медленнее. В моём случае датчики я заказал в герметичном корпусе, а соединял обычной витой парой. Я поставил 3 датчика, один в котельной, один в доме, в комнате, и один на чердаке под потолком, чердак никак не отапливается и там я получаю температуру на улице.

Список закупленного железа

— Плата arduino. Я использовал UNO r3. Цена около 350 р.
— Ethernet Shield, около 500 р.
— Витая пара (смотря сколько надо), бухта в 305м обойдётся около 4 тыс.
— Датчики температуры, около 200 р.
— Блок питания на 110-240 — 12В 2А, 420 р.
— Стабилизатор LM7805, где-то 20 р.
— Реле SSR-40DA 3 шт. по 330 р.
— Радиаторы для реле по 200 р.
То есть, не считая витой пары и самого котла, весь проект укладывается в 4 тысячи рублей.
Складываем данные в базу и показываем.
Но всё это, конечно, хорошо, но не стоять же постоянно с компьютером рядом с котлом, всё же хотелось бы знать о том, что происходит дома, удалённо через инет. У меня давно уже был самый простенький VPS сервер от majordomo для чего попало. На нём создал базу данных на MySQL для хранения данных о температуре.
Теперь нам надо как-то положить данные из arduino в эту базу. Для этого, естественно, понадобится как минимум связать arduino с интернетом, это не просто, а очень просто. Для этого нам и понадобится Ethernet Shield и его библиотека. В доме давно уже установлен простенький роутер со “свистком” сначала от megafon, а потом от yota. Тянем стандартную витую пару к роутеру и добавляем в программу передачу данных. Передача идёт через вызов странички на PHP с параметрами — данными. Создаём страничку с именем temp.php на нашем инет-сервере
<?php $dbhost = ‘localhost’; $dbuser = ‘***’; $dbpass = ‘***’; $dbname = ‘nikolaarduino’; $client_ip = $_SERVER; $temp1 = $_GET; $temp2 = $_GET; $temp3 = $_GET; $power = $_GET; $connect = mysql_connect($dbhost, $dbuser, $dbpass); if(! $connect ) { die(‘Could not connect: ‘ . mysql_error()); } mysql_select_db ($dbname, $connect); $sql = «INSERT INTO Temp (datetime, temp1, temp2, temp3, power, ip) VALUES (Now(), ‘$temp1’, ‘$temp2’, ‘$temp3’, ‘$power’, ‘$client_ip’)»; if(!mysql_query($sql)) {echo ‘<p><b>Data upload error!</b></p>’;} else {echo ‘<p><b>OK</b></p>’;} mysql_close($connect); ?>
После этого мы имеем данные о температурах и мощности работы котла, чтобы каждый раз не лазить в базу, а посмотреть последние данные, написал “временный” скриптик на php, но, как известно, нет ничего более постоянного, чем временные вещи, так им и пользуюсь.
gettemp.php
<?php $dbhost = ‘localhost’; $dbuser = ‘***’; $dbpass = ‘***’; $dbname = ‘nikolaarduino’; $client_ip = $_SERVER; $connect = mysql_connect($dbhost, $dbuser, $dbpass); if(! $connect ) { die(‘Could not connect: ‘ . mysql_error()); } mysql_select_db ($dbname, $connect); $query = ‘SELECT * FROM Temp WHERE id=(SELECT MAX(ID) FROM Temp)’; $result = mysql_query($query) or die(‘Error get data: ‘ . mysql_error()); echo «<table style=’text-align: left; width: 100%;’ border=’1′ cellpadding=’2′ cellspacing=’2′>\n»; while ($line = mysql_fetch_array($result, MYSQL_NUM)) { echo «<tr align=’center’><td colspan=’2′ rowspan=’1′>$line</td></tr>»; echo «<tr align=’center’><td>TempIN = $line</td><td> TempOUT = $line</td></tr>\n»; echo «<tr align=’center’><td colspan=’2′ rowspan=’1′>TempKotel = $line</td></tr>\n»; echo «<tr align=’center’><td colspan=’2′ rowspan=’1′>Power = $line</td></tr>\n»; } echo «</table>\n»; mysql_free_result($result); mysql_close($connect); ?>

Что хочется добавить в будущем

Конечно, это, в принципе, минимум, который однако позволяет сделать полноценное и достаточно удобное управление отоплением в небольшом доме. Хотя с некоторыми переделками его можно использовать и в многокомнатных и вообще строениях любой сложности, arduino может тут очень многое, если не всё. Именно в этом проекте хотелось бы добавить в будущем:

  • регулятор температуры. Хотя практика показала, что 22.5 это вполне оптимальное значение и в принципе не требует корректировки. Опять же, регулятор хотелось бы сделать удалённо от основного arduino, но для этого надо либо сложную схему, либо ещё один arduino. В общем, есть о чём подумать.
  • Хотелось бы возможность не только читать температуру, но и менять параметры PID на лету. Возможно, сделать отдельно режим “первоначального прогрева”, а то параметр I долго нормализуется после каждого перезапуска программы.
  • Хочется простенькое приложение под android, чтобы на телефоне не тыкать в мелкий браузер. Это самое простое и уже в процессе.
  • Всё же подключить датчик температуры теплоносителя и передавать его данные, как и другие данные температуры.
  • Сигнализация аварийных случаев. То есть автоматически определять потерю напряжения на линиях, отказ реле или ТЭНов.
  • Сделать “карусель”, менять местами назначения ТЭНов. Иначе получается, что один ТЭН работает всегда больше других, и он в теории должен отказать первым. Надо просто время от времени менять PIN’ы в программке. Вроде просто, но никак не дойдут руки добавить.

Текст программы для Arduino:
#include <OneWire.h> #include <DallasTemperature.h> #include <PID_v1.h> #include <DHT.h> #include <Ethernet.h> #include <SPI.h> // OneWire DS18S20, DS18B20, DS1822 Temperature Example // // http://www.pjrc.com/teensy/td_libs_OneWire.html // // The DallasTemperature library can do all this work for you! // http://milesburton.com/Dallas_Temperature_Control_Library OneWire ds(6); // on pin 10 (a 4.7K resistor is necessary) DallasTemperature sensors(&ds); boolean waithTemp = false; int TEMPERATURE_PRECISION = 10; int lamp1 = 7; int lamp2 = 8; int lamp3 = 9; DeviceAddress IntThermometer = { 0x28, 0x8E, 0xF4, 0x28, 0x05, 0x00, 0x00, 0x07 }; DeviceAddress OutThermometer = { 0x28, 0x65, 0x15, 0x32, 0x05, 0x00, 0x00, 0xE2 }; DeviceAddress KatThermometer = { 0x28, 0x61, 0x43, 0x28, 0x05, 0x00, 0x00, 0x14 }; byte addr; unsigned long StartTime = 0; unsigned long WorkWindow = 60000; // 10min unsigned long WorkTime, TenTime; float maxData = 100; float celsius, temp; double Setpoint, Input, Output; int ThermometerCount; DeviceAddress Thermometer; PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint, 10, 0.1, 5, DIRECT); //0.000006 0.03 40 double targetTemp = 22.5; byte mac = { 0xE0, 0x69, 0x95, 0x72, 0x65, 0xE8 }; byte ip = { 192, 168, 1, 100 }; byte server = { ?, ?, ?, ? }; EthernetClient client; byte webskipcount = 10; byte webcount = 0; void setup(void) { Serial.begin(9600); //Ethernet.begin(mac, ip); Ethernet.begin(mac); sensors.begin(); pinMode(lamp1, OUTPUT); pinMode(lamp2, OUTPUT); pinMode(lamp3, OUTPUT); Setpoint = targetTemp; myPID.SetOutputLimits(0, maxData); myPID.SetMode(AUTOMATIC); celsius = targetTemp; StartTime = millis(); } long filter(long x, long Nb, long k) { static long y = 0, z = 0; z += (x — y); return y = (Nb * z) >> k; }; void loop(void) { byte i; byte type_s; byte data; long Out; if (millis() < StartTime) { StartTime = millis(); } WorkTime = millis() — StartTime; if (WorkTime > WorkWindow) { WorkTime = WorkTime — WorkWindow; StartTime = millis() + WorkTime; } //Serial.println(«cycle»); sensors.requestTemperatures(); celsius = sensors.getTempC(IntThermometer); Input = celsius; if (webcount >= webskipcount) { char buffer; String temperatureS1 = dtostrf(celsius, 2, 2, buffer); String temperatureS2 = dtostrf(sensors.getTempC(OutThermometer), 2, 2, buffer); String temperatureS3 = dtostrf(sensors.getTempC(KatThermometer), 2, 2, buffer); String OutputPowerS = dtostrf(Output, 2, 2, buffer); String msg = «GET /temp.php?t1=»+ temperatureS1 + «&t2=» + temperatureS2 + «&t3=» + temperatureS3 + «&p=»+OutputPowerS; Serial.println(msg); client.connect(server, 80); client.println(msg); client.stop(); webcount = 0; } else { webcount += 1; } myPID.Compute(); //Serial.print(Input);Serial.print(» «);Serial.print(Output);Serial.print(» «);Serial.println(Setpoint); if (Output > maxData/3*2) { digitalWrite(lamp1, HIGH); digitalWrite(lamp2, HIGH); Out = Output — maxData/3*2; } else if (Output > maxData/3) { digitalWrite(lamp1, HIGH); digitalWrite(lamp2, LOW); Out = Output — maxData/3; } else { digitalWrite(lamp1, LOW); digitalWrite(lamp2, LOW); Out = Output; } TenTime = map(Out, 0, maxData/3, 0, WorkWindow); Serial.print(celsius); Serial.print(» «); Serial.print(sensors.getTempC(OutThermometer)); Serial.print(» «); Serial.print(sensors.getTempC(KatThermometer)); Serial.print(» «); Serial.print(Output); Serial.print(» «); Serial.print(TenTime); Serial.print(» «); Serial.println(WorkTime); if (WorkTime < TenTime) { digitalWrite(lamp3, HIGH); } if (WorkTime > TenTime) { digitalWrite(lamp3, LOW); } }

Схема сборки:

Arduino / Piranha UNO:

Установите Battery Shield на Arduino / Piranha UNO:
Во время установки Battery Shield должен быть в выключенном состоянии.

GSM/GPRS Shield:

На Battery Shield установите GSM/GPRS Shield A6:

На плате GSM/GPRS Shield A6 имеется слот для SIM-карт и переключатель UART. Установите SIM-карту в слот, выберите положение переключателя RX-7/TX-8.

Trema Shield:

На GSM/GPRS Shield A6 установите Trema Shield:

Линейный привод:

Подключим линейный привод к Trema Shield. Для этого необходимо 2 электромеханических реле подключить к выводу 4.

После этого установить перемычки согласно рисунку.

Далее подключить к реле линейный привод и подвести внешнее питание 12В.

Лампочки:

Подключите к выводу 2 и 3 Trema Shield 2 твердотельных реле.

Далее согласно схеме подключите к реле лампочки и питание 220В.

Будьте предельно внимательны и осторожны!

Светодиодная лента:

Подключите к 6 выводу Trema Shield Trema-модуль Силовой ключ, а к нему подключите светодиодную ленту, пустив провод питания ленты (красный) напрямую к источнику питания 12В, а провод GND ленты (чёрный) в разрыв через Trema-модуль Силовой ключ.

Вентилятор(кулер):

Подключите к 5 выводу Trema Shield Trema-модуль Силовой ключ, а к нему подключите вентилятор (кулер), пустив провод питания вентилятора (красный) напрямую к источнику питания 12В, а провод GND вентилятора (чёрный) в разрыв через Trema-модуль Силовой ключ.

Код программы (скетч):

В скетче используются библиотеки iarduino_GSM и SoftwareSerial.

// БИБЛИОТЕКИ #include <iarduino_GSM.h> // Подключаем библиотеку iarduino_GSM для работы с GSM/GPRS Shield. #include <SoftwareSerial.h> // Подключаем библиотеку SoftwareSerial для программной реализации шины UART. iarduino_GSM gsm; // Создаём объект gsm для работы с функциями и методами библиотеки iarduino_GSM. SoftwareSerial softSerial(7, 8); // Создаём объект softSerial для работы по программной шине UATR, указывая выводы RX и TX платы Arduino (выводы 7 и 8) // ПЕРЕМЕННЫЕ uint8_t Sum = 0; // Переменная для хранения процентного значения ШИМ-сигнала // Для отправки СМС о удачном запуске устройства, укажите в строке ниже номер телефона без пробелов. char SMSnum = «7_ВАШ_НОМЕР_ТЕЛЕФОНА»; // Объявляем строку для хранения номера отправителя SMS сообщений. char SMStxt; // Объявляем строку для хранения текста принятых SMS сообщений. String strSMStxt; // переменная типа String для более удобной работы uint8_t flgFunc; // флаг наличия действия uint8_t flgDev; // флаг наличия устройства uint8_t flgPWM; // флаг наличия ШИМ uint8_t lvlPWM; // Переменная количества символов в строке const char* Func = {{«ВКЛЮЧИТЬ», «ВЫКЛЮЧИТЬ»}, // Двумерный массив с функциями и устройствами {«СВЕТ КУХНЯ» , «СВЕТ КОМНАТА», «ДВЕРЬ», «ВЕНТИЛЯТОР», «ПОДСВЕТКА»}}; // const char Pins = { 2, 3, 4, 5, 6 }; // Массив с номерами выводов устройств // void setup() { // // Инициируем GSM/GPRS Shield и проверяем его готовность к работе: gsm.begin(softSerial); // Инициируем работу GSM/GPRS Shield, указывая объект шины UART. while (gsm.status() != GSM_OK) { delay(1000); } // Ждём завершения регистрации модема в сети оператора связи. // Установка кодировки для символов Кириллицы: gsm.TXTsendCodingDetect(«п»); // Выполняем автоопределение кодировки скетча для отправки текста на Русском языке. // Отправка сообщения об удачном запуске: gsm.SMSsend( F(«Инициализация прошла успешно.»), SMSnum); // Данная строка будет отвечать отправителю указанным SMS сообщением. // Настраиваем выводы pinMode(Pins, OUTPUT); // настройка вывода на работу в режиме выхода pinMode(Pins, OUTPUT); // настройка вывода на работу в режиме выхода pinMode(Pins, OUTPUT); // настройка вывода на работу в режиме выхода pinMode(Pins, OUTPUT); // настройка вывода на работу в режиме выхода pinMode(Pins, OUTPUT); // настройка вывода на работу в режиме выхода digitalWrite(Pins, LOW); // устанавливаем на выходе значение сигнала равным LOW digitalWrite(Pins, LOW); // устанавливаем на выходе значение сигнала равным LOW digitalWrite(Pins, LOW); // устанавливаем на выходе значение сигнала равным LOW digitalWrite(Pins, LOW); // устанавливаем на выходе значение сигнала равным LOW digitalWrite(Pins, LOW); // устанавливаем на выходе значение сигнала равным LOW flgFunc = 20; // Сбрасываем флаг flgDev = 20; // Сбрасываем флаг flgPWM = 0; // Сбрасываем флаг } // // void loop () { // if (millis() % 1000 < 100) { // Выполняем код в теле оператора if первые 100 мс каждой секунды. delay(100); // Устанавливаем задержку в 100 мс, чтоб не выполнить код более 1 раза за секунду. if (gsm.SMSavailable()) { // Функция SMSavailable() возвращает количество входящих непрочитанных SMS сообщений. gsm.SMSread(SMStxt, SMSnum); // Читаем SMS сообщение в ранее объявленные переменные (текст SMS сообщения, адрес отправителя, дата отправки, идентификатор SMS, количество SMS, номер SMS). strSMStxt = SMStxt; // Присваиваем массиву atrSMStxt значения массива SMStxt для дальнейшей проверки на совпадения for (int m = 0; m < (sizeof(Func) / 2); m++) { // проверяем в цикле, совпадает ли команда из массива с тем, что пришло в СМС if (strSMStxt.indexOf(Func) > -1 && *Func != 0) { // если совпадения есть, то flgFunc = m; // присваиваем флагу порядковый номер совпавшего слова из массива Func for (int i = 0; i < (sizeof(Func) / 2); i++) { // проверяем в цикле, совпадает ли имя устройства из массива с тем, что пришло в СМС if (strSMStxt.indexOf(Func) > -1 && *Func != 0) { // если совпадения есть и это не пустая строка, то flgDev = i; // присваиваем флагу порядковый номер совпавшего слова из массива Device if (strchr(SMStxt, ‘%’)) { // проверяем, есть ли в тексте СМС символ % flgPWM = 1; // и если есть, то устанавливаем флаг } // } // } // } // } // if (flgPWM == 1) { // если установлен флаг flgPWM, то lvlPWM = uint8_t(strchr(SMStxt, ‘%’ ) — SMStxt); // определяем количество символов в строке до совпадения с символом % if (SMStxt >= ‘0’ && SMStxt <= ‘9’) { // Проверяем, является ли символ, расположенный в строке на 1 позицию левее символа %, цифрой от 0 до 9, и если да, то Sum = uint8_t(SMStxt — ‘0’); // прибавляем эту цифру к переменной (единицы) if (SMStxt >= ‘0’ && SMStxt <= ‘9’) { // Проверяем, является ли символ, расположенный в строке на 2 позиции левее символа %, цифрой от 0 до 9, и если да, то Sum += uint8_t((SMStxt — ‘0’) * 10); // прибавляем эту цифру к переменной, умножив на 10 (десятки) if (SMStxt > ‘0’ && SMStxt <= ‘1’) { // Проверяем, является ли символ, расположенный в строке на 3 позиции левее символа %, цифрой от 0 до 1, и если да, то Sum += uint8_t((SMStxt — ‘0’) * 100) ; // прибавляем эту цифру к переменной, умножив на 100 (сотни) } else // иначе проверяем, что if (SMStxt >= ‘2’ && SMStxt <= ‘9’) { // число «сотен» не больше 1, и если больше то flgPWM = 0; // сбрасываем флаг ШИМ } // } // } // } // if (flgFunc != 20) { // если флаг flgFunc установлен, то switch (flgFunc) { // проверяем значение флага flgFunc с определёнными в операторе case case 0: // Если 0 — значит указано действие ВКЛЮЧИТЬ if (flgDev != 20) { // Если установлен флаг наличия устройства, то if (flgPWM == 1) { // проверяем флаг ШИМ. Если он установлен, то uint8_t mapPWM = map(Sum, 0, 100, 0, 255); // переопределяем множество для ШИМ и analogWrite(Pins, mapPWM ); // подаём ШИМ-сигнал на вывод и gsm.SMSsend(F(«Процент задан!»), SMSnum); // отправляем сообщение об успешном выполнении. Sum = 0; // сбрасываем количество процентов для задания ШИМ-сигнала после выполнения flgPWM = 0; // сбрасываем флаг ШИМ после выполнения } // else { // Если же флага ШИМ нет, то digitalWrite(Pins, HIGH); // подаём высокий сигнал на вывод для включения и gsm.SMSsend(F(«Устройство включено!»), SMSnum); // отправляем сообщение об успешном выполнении. } // flgDev = 20; // сбрасываем флаг устройства после выполнения } else { // если в СМС не указано устройство, то gsm.SMSsend(F(«Что включить?»), SMSnum); // отправляем об этом сообщение } // flgFunc = 20; // сбрасываем флаг действия после выполнения break; // case 1: // Если 1 — значит указано действие ВЫКЛЮЧИТЬ if (flgDev != 20) { // Если установлен флаг наличия устройства, то digitalWrite(Pins, LOW); // подаём низкий сигнал на вывод для выключения gsm.SMSsend(F(«Устройство выключено!»), SMSnum); // и отправляем сообщение об успешном выполнении. flgDev = 20; // сбрасываем флаг устройства после выполнения } else { // если в СМС не указано устройство, то gsm.SMSsend(F(«Что выключить?»), SMSnum); // отправляем об этом сообщение } // flgFunc = 20; // сбрасываем флаг действия после выполнения break; // } // } else { // gsm.SMSsend(F(«Ошибка в тексте!»), SMSnum); // Если текст пришёл не верный, то отправляем об этом сообщение } // } // } // } //

В итоге, что мы получим?

Сегодня Arduino востребовано среди людей, которые ничего не знают о программировании.

Причиной этому является простой интерфейс, а также ряд преимуществ — простой язык программирования, возможность создания своего алгоритма, благодаря открытому исходному коду, а также легкость переноса программ с помощью USB-кабеля. Необходимый для Ардуино софт имеется в Интернете, поэтому тут проблем нет.

Как видно, Ардуино — не просто плата, позволяющая подключить различные устройства. Это мощная база, которую можно использовать для создания «Умного дома». При этом нет нужды тратить большие деньги за дорогостоящие устройства, стоимость которых в 5-10 раз больше.

Это и есть основные преимущества системы.

К особенностям платы стоит отнести возможность подключения к компьютеру и получения визуализации процессов на дисплее планшета или ПК.

Управление автоматикой возможно через Интернет или посредством сообщений. Так что Ардуино отлично подходит для создания устройств повышенной сложности.

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *